軸的強(qiáng)度步驟課件

1、軸的強(qiáng)度步驟課件軸的強(qiáng)度步驟課件主要知識點(diǎn)8-1 概述8-2 軸的材料8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8-4 軸的強(qiáng)度計(jì)算8-5 軸的剛度計(jì)算8-6 軸的共振和臨界轉(zhuǎn)速主要知識點(diǎn)8-1 概述8-2 軸的材料8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8按外形分按載荷分直軸曲軸轉(zhuǎn)軸軟軸傳動軸心軸光軸階梯軸空心軸固定心軸轉(zhuǎn)動心軸一、軸的用途與分類8-1 概述8-1 概述 一、軸的用途與分類支承回轉(zhuǎn)零件，傳遞運(yùn)動和動力。按外形分按載荷分直軸曲軸轉(zhuǎn)軸軟軸傳動軸心軸光軸階梯軸空心軸固軸的分類8-1 概述 一、軸的用途與分類軸的分類8-1 概述 8-1 概述 一、軸的用途與分類8-1 概述 空心軸8-1 概述 一、軸的用途與分類空心軸8-1

2、 概述 8-1 概述 一、軸的用途與分類8-1 概述 8-1 概述 一、軸的用途與分類8-1 概述 8-1 概述 一、軸的用途與分類8-1 概述 8-1 概述 一、軸的用途與分類8-1 概述 8-1 概述 一、軸的用途與分類8-1 概述 8-1 概述 一、軸的用途與分類8-1 概述 二、軸的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則疲勞斷裂過大變形(高速)共振主要失效形式設(shè)計(jì)準(zhǔn)則疲勞強(qiáng)度校核、靜強(qiáng)度校核剛度計(jì)算振動穩(wěn)定性計(jì)算8-1 概述 二、軸的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則二、軸的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則疲勞斷裂過大變形(高速)共振主要失1.軸的材料選擇2.軸徑的初步計(jì)算3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.軸的強(qiáng)度校核5.軸的剛度、振動穩(wěn)定性計(jì)算軸

3、的設(shè)計(jì)步驟8-1 概述 三、軸的設(shè)計(jì)步驟1.軸的材料選擇2.軸徑的初步計(jì)算3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.軸的強(qiáng)對軸材料的要求:(1)具有足夠的強(qiáng)度、足夠的塑性、沖擊 韌性、抗磨損性和抗腐蝕性；(2)對應(yīng)力集中的敏感性?。?3)具有良好的工藝性；(4)能通過各種熱處理方式提高軸的疲勞強(qiáng)度。8-2 軸的材料 一、軸的材料要求8-2 軸的材料對軸材料的要求:(1)具有足夠的強(qiáng)度、足夠的塑性、沖擊8-2軸材料的選擇 主要采用碳素鋼和合金鋼。碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對應(yīng)力集中的敏感性較小，應(yīng)用廣泛。 形狀復(fù)雜的軸可采用球墨鑄鐵。 參考教材表8-1。8-2 軸的材料 二、軸的材料選擇軸材料的選擇 主要采用碳素鋼和合金鋼。

4、碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則原則:1 軸上零件易于安裝、調(diào)整、拆卸2 軸的受力合理、應(yīng)力集中小3 軸上零件定位準(zhǔn)確4 軸便于加工,加工工藝性好8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、二、制造安裝要求1 軸的形狀階梯軸光 軸等強(qiáng)度易加工8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 二、制造安裝要求二、制造安裝要求1 軸的形狀階梯軸光 軸等強(qiáng)度易加工8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則階梯軸的結(jié)構(gòu)8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、光軸的結(jié)構(gòu)8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 二、制造安裝要求光軸的結(jié)構(gòu)8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 軸的裝配工藝性8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 二、制造

5、安裝要求2 軸的裝配工藝性8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 三、改善軸的受力情況1 軸上零件的布置8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 三、改善軸的受力情況三、改善軸的受力情況1 軸上零件的布置8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 三、改善軸的受力情況8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 三、2 減輕軸的應(yīng)力集中8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 三、改善軸的受力情況1）相鄰軸段直徑相差不宜過大2 減輕軸的應(yīng)力集中8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2）軸肩過渡圓角應(yīng)大8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 三、改善軸的受力情況2）軸肩過渡圓角應(yīng)大8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 三、改善軸的受力情況3）在軸上或輪轂上開減載槽8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 三、8-3 軸的結(jié)

6、構(gòu)設(shè)計(jì) 三、改善軸的受力情況4）肩環(huán)5）凹切圓角8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 三、8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 三、改善軸的受力情況6）柔性輪轂8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 三、8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 三、改善軸的受力情況7）盤銑刀開鍵槽8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 三、9）避免在軸上打印8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 三、改善軸的受力情況8)軸上盡量避免開橫孔，若不可避免應(yīng)將孔端倒角，提高表面粗糙度等級。9）避免在軸上打印8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 四、軸上零件的定位和固定1 軸上零件的周向定位與固定1）鍵聯(lián)接8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 四、軸上零件的定位和固定2）花鍵聯(lián)接四、軸上零件的定位和固定1 軸上零件的周向定位與固定1）鍵聯(lián)3）成型聯(lián)接8

7、-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 四、軸上零件的定位和固定4）彈性環(huán)聯(lián)接3）成型聯(lián)接8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5）銷聯(lián)接8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 四、軸上零件的定位和固定6）過盈聯(lián)接5）銷聯(lián)接8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 四2 軸上零件的軸向定位與固定1）軸肩8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 四、軸上零件的定位和固定1）軸肩2）軸環(huán)2 軸上零件的軸向定位與固定1）軸肩8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 四、軸上零件的定位和固定3）鎖緊擋圈4）彈性擋圈8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 四、軸上零件5)軸端擋圈8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 四、軸上零件的定位和固定5)軸端擋圈6)圓螺母和止動墊圈5)軸端擋圈8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7）軸套定位8-3 軸

8、的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 四、軸上零件的定位和固定7）軸套定位8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8）圓錐形軸頭定位8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 四、軸上零件的定位和固定9）螺釘鎖緊擋圈8）圓錐形軸頭定位8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 五、軸的加工工藝性8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 五、軸的加工工藝性五、軸的加工工藝性8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 五、軸的加工工藝性兩個(gè)鍵槽位于同一直線上，且鍵槽尺寸盡可能一致。8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 已知：作用在軸上的轉(zhuǎn)矩T適用： 1. 傳動軸的設(shè)計(jì)； 2. 彎矩較小的轉(zhuǎn)軸； 3. 粗(初)估軸的直徑； 4. 不重要軸的設(shè)計(jì)8-4 軸的強(qiáng)度計(jì)算一、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件軸的強(qiáng)度計(jì)算通常是在初步完成軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

9、后進(jìn)行校核計(jì)算。8-4 軸的強(qiáng)度計(jì)算 一、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件已知：作用在軸上的轉(zhuǎn)矩T適用： 1. 傳動軸的設(shè)計(jì)；8-4 T軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，N/mm，T軸傳遞的扭矩，N.mmWT軸的抗扭截面模量，mm3；P軸傳遞的功率，kW；n軸的轉(zhuǎn)速，r/min；T許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，N/mm；8-4 軸的強(qiáng)度計(jì)算 一、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件T軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，N/mm，8-4 軸的強(qiáng)度計(jì)算 軸的最小直徑設(shè)計(jì)公式：A0由軸材料及承載情況確定的系數(shù)，A0=110160, 材質(zhì)好、彎矩較小、無沖擊和過載時(shí)取小值；反之取大值?？招妮S內(nèi)外徑的比值，常取0.50.6。當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大軸徑：單鍵增大3%-5%，雙鍵增大7%-10%。8

10、-4 軸的強(qiáng)度計(jì)算 一、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件實(shí)心圓軸空心圓軸軸的最小直徑設(shè)計(jì)公式：A0由軸材料及承載情況確定的系數(shù)，已知：各段軸徑，軸所受各力、軸承跨距計(jì)算：軸的強(qiáng)度步驟：可先畫出軸的彎矩扭矩合成圖，然后計(jì)算危險(xiǎn)截面的最大彎曲應(yīng)力。二、按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算主要用于計(jì)算一般重要，受彎扭復(fù)合的軸。計(jì)算精度中等。8-4 軸的強(qiáng)度計(jì)算 二、按彎扭合成強(qiáng)度條件已知：各段軸徑，軸所受各力、軸承跨距計(jì)算：軸的強(qiáng)度步驟：可先第三強(qiáng)度理論8-4 軸的強(qiáng)度計(jì)算 二、按彎扭合成強(qiáng)度條件第三強(qiáng)度理論8-4 軸的強(qiáng)度計(jì)算 彎曲應(yīng)力 對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力與扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的循環(huán)特征不同所以引入的應(yīng)力校正系數(shù)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力不變化的轉(zhuǎn)矩脈動變化的轉(zhuǎn)

11、矩頻繁正反變化的轉(zhuǎn)矩-1對稱循環(huán)應(yīng)力下軸的許用應(yīng)力0脈動循環(huán)應(yīng)力下軸的許用應(yīng)力+1靜應(yīng)力下軸的許用應(yīng)力軸的許用彎曲應(yīng)力，表8-38-4 軸的強(qiáng)度計(jì)算 二、按彎扭合成強(qiáng)度條件彎曲應(yīng)力 對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力與扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的循環(huán)特征不同計(jì)算彎矩或校核軸徑8-4 軸的強(qiáng)度計(jì)算 二、按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算彎矩或校核軸徑8-4 軸的強(qiáng)度計(jì)算 已知：軸的結(jié)構(gòu)和尺寸、軸所受各力、 軸承跨距、過渡圓角、表面粗糙 度、軸轂配合計(jì)算：軸的強(qiáng)度用于重要的軸，計(jì)算精度高且復(fù)雜三、按疲勞強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)8-4 軸的強(qiáng)度計(jì)算 三、按疲勞強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)已知：軸的結(jié)構(gòu)和尺寸、軸所受各力、計(jì)算：軸的強(qiáng)度用于重要的軸軸的疲勞強(qiáng)度許用安

12、全系數(shù)S1.3-1.5,用于材料均勻；S=1.5-1.8,用于材料不夠均勻；S=1.8-2.5,用于材料均勻性及 計(jì)算精確度很低,或軸徑 d200mm。8-4 軸的強(qiáng)度計(jì)算 三、按疲勞強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)maKStyttttt+=-1僅受扭轉(zhuǎn)作用時(shí)的安全系數(shù)maKSsysssss+=-1僅受彎曲作用時(shí)的安全系數(shù)caSSSSSStsts+=22計(jì)算安全系數(shù)軸的疲勞強(qiáng)度許用安全系數(shù)S1.3-1.5,用于材料均勻S0=1.21.4，用于高塑性材料；S0=1.41.8，用于中等塑性材料S0=1.82，用于低塑性材料的軸S0=23，用于鑄造軸.四、按靜強(qiáng)度條件計(jì)算安全系數(shù)8-4 軸的強(qiáng)度計(jì)算 四、按靜度計(jì)算安全系數(shù)對瞬時(shí)過載較大的軸，按尖峰載荷進(jìn)行靜強(qiáng)度校核。S0=1.21.4，用于高塑性材料；四、按靜強(qiáng)度條件計(jì)算安8-5 軸的剛度計(jì)算TTy 8-5 軸的剛度計(jì)算 0 8-5 軸的剛度計(jì)算TTy 8-6 軸的共振和臨界轉(zhuǎn)速剛性軸 nnc1，